本论文围绕半导体激光器的低频噪声的非线性性质分析展开的。首先,介绍了1/f过程及小波变换的基本理论;推导了1/f过程二进制小波变换系数的相关性及其方差的特点;研究了1/f分形信号的合成方法,运用Labview模拟了低频噪声的小波变换去除白噪声的方法。重点研究了根据信号的局部奇异性和小波变换的模极大值特点进行去噪的方法。其次在了解了半导体激光器的低频噪声具有非线性性质之后,运用分形理论对其进行研究。多重分形谱和去趋势波动分析方法,从另外一个角度对低频噪声进行了本质分析。最后,首次运用混沌理论对半导体激光器的低频噪声进行分析。通过仿真和实际数据分析,提取了半导体激光器低频噪声的非线性动力学参数。研究表明,半导体激光器低频噪声的非线性动力学系统具有有限的分数维,系统的变量由有限的自由变量加以描述和生成,同时系统的Lyapunov指数为正,对系统的初始条件敏感,这些都是混沌系统的基本特征。对半导体器件的低频噪声进行了建模,并且讨论了模型的准确性和可行性。在提取其非线性动力学参数后,结合分形物理学理论,对噪声产生的机制进行了初步的探索。